CN108671859B - 基于溶菌酶纳米薄膜制备Janus颗粒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于溶菌酶纳米薄膜制备Janus颗粒的方法，该方法采用相转变溶菌酶纳米薄膜对微纳米颗粒进行改性，可制备不同粒径、形状、材质的Janus颗粒。本发明改性过程简单、高效，成本低廉、绿色环保，并且该方法具有极高的普适性，能够制备无机、有机聚合物类的Janus微纳颗粒，克服了传统改性方法中普适性和生物相容性差以及制备方法条件苛刻、步骤繁琐等问题。

Description

基于溶菌酶纳米薄膜制备Janus颗粒的方法
技术领域
本发明涉及一种绿色环保、简单高效的Janus颗粒的制备方法。
背景技术
微纳米颗粒具有广泛的应用范围，从催化剂到传感器、涂料、杂化材料、光学、电子学、能量和生物医学探针。其中各向异性微粒作为一类具有先进功能的胶体材料具有巨大的潜力。例如，Janus粒子可以用作新型显示器件中的活性颜料，并且可以通过定向相互作用来构建光子结构。然而，很少有方法可以实现通过简单的一步法便可以成功制备Janus颗粒，如基于皮克林乳液的界面改性、嵌段共聚物自组装、微流控合成、电共喷、溶胀乳液聚合。因此开发一种易于大规模工业应用、成本低廉、绿色环保、同时能避免杂质带来干扰的制备方法显得迫切的需要。类淀粉样的相转变溶菌酶纳米薄膜作为一种生物材料为我们提供了思路。相转变后的溶菌酶可以快速高效的形成纳米薄膜，利用蛋白类纳米薄膜对微纳米颗粒和微生命体的改性是颗粒表面工程领域的一个新的尝试。
发明内容
本发明的目的在于针对上述不足，提供一种采用相转变溶菌酶纳米薄膜对微纳米颗粒进行改性，成功制备无机、有机聚合物类的Janus微纳颗粒的方法，该方法具有广泛的普适性，成本低廉，绿色环保。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案由下述步骤组成：
1、将1～100mmol/L三(2-羧乙基)膦的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液用NaOH调节至pH值为5.0～10.0，然后将其与1～50mg/mL溶菌酶的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液混合均匀，再将基材浸入所得混合液中，室温培育5～10分钟，使基材表面粘附一层溶菌酶纳米薄膜，得到溶菌酶纳米薄膜改性的基材。
2、在溶菌酶纳米薄膜改性的基材表面均匀分散一层微纳米颗粒分散液，然后干燥，得到吸附微纳米颗粒的基材。
3、将气-液界面形成的溶菌酶二维纳米薄膜漂浮在去离子水中，然后将吸附微纳米颗粒的基材浸没其中将溶菌酶二维纳米薄膜捞起，使溶菌酶二维纳米薄膜粘附在基材上；真空抽干，即实现Janus颗粒的制备；或者将1～100mmol/L三(2-羧乙基)膦的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液用NaOH调节至pH值为5.0～10.0，然后将其与1～50mg/mL溶菌酶的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液混合均匀，然后将吸附微纳米颗粒的基材倒扣在所得混合液表面，室温培育1～2小时，取出基材，用去离子水除去表面的盐，即实现Janus颗粒的制备。
上述的微纳米颗粒为二氧化硅、聚苯乙烯、碳酸钙、四氧化三铁、海藻酸钠、壳聚糖中任意一种。
本发明的有益效果如下：
本发明基于相转变溶菌酶纳米薄膜，通过简单的界面接触即可制备出不同大小、形状、材质的Janus颗粒，具有广泛的普适性，且操作简单、成本低廉、绿色环保，消除了现有方法存在的操作复杂、易产生杂质干扰等问题。
附图说明
图1是实施例1制备的10μm的聚苯乙烯Janus微球的扫描电子显微图。
图2是实施例1制备的10μm的聚苯乙烯Janus微球的荧光照片。
图3是实施例2制备的1.5μm聚苯乙烯的Janus微球的扫描电子显微图。
图4是实施例3制备的2μm二氧化硅的Janus微球的扫描电子显微图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
实施例1
1、将10mL 50mmol/L三(2-羧乙基)膦的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液用NaOH调节至pH值为7.0，然后将其与10mL 2mg/mL溶菌酶的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液混合均匀，再将玻璃片浸入所得混合液中，室温培育5分钟，使玻璃片表面粘附一层溶菌酶纳米薄膜，最后用去离子水清洗，得到溶菌酶纳米薄膜改性的玻璃片。
2、在溶菌酶纳米薄膜改性的玻璃片表面均匀分散一层粒径为10μm的聚苯乙烯微球分散液，然后真空抽干，得到吸附聚苯乙烯微球的玻璃片。
3、将10mL 50mmol/L三(2-羧乙基)膦的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液用NaOH调节至pH值为7.0，然后将其与10mL 2mg/mL溶菌酶的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液混合均匀，室温培育2小时，使气-液界面形成溶菌酶二维纳米薄膜；将形成的溶菌酶二维纳米薄膜转移到去离子水中，使其漂浮在去离子水表面，然后将吸附聚苯乙烯微球的玻璃片浸没其中将溶菌酶二维纳米薄膜捞起，使溶菌酶二维纳米薄膜粘附在吸附聚苯乙烯微球的玻璃片一面，再真空抽干，即实现Janus微球的制备，如图1和图2所示。
实施例2
1、将10mL 40mmol/L三(2-羧乙基)膦的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液用NaOH调节至pH值为7.5，然后将其与10mL 2mg/mL溶菌酶的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液混合均匀，再将玻璃片浸入所得混合液中，室温培育5分钟，使玻璃片表面粘附一层溶菌酶纳米薄膜，最后用去离子水清洗，得到溶菌酶纳米薄膜改性的玻璃片。
2、在溶菌酶纳米薄膜改性的玻璃片表面均匀分散一层粒径为1.5μm的聚苯乙烯微球分散液，然后真空抽干，得到吸附聚苯乙烯微球的玻璃片。
3、将10mL 40mmol/L三(2-羧乙基)膦的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液用NaOH调节至pH值为7.5，然后将其与10mL 2mg/mL溶菌酶的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液混合均匀，再将吸附聚苯乙烯微球的玻璃片倒扣在所得混合液表面，室温培育2小时，取出基材，用去离子水除去表面的盐，即实现Janus微球的制备，如图3所示。
实施例3
本实施例中，用粒径为2μm的二氧化硅微球替换实施例1中的聚苯乙烯微球，其他步骤与实施例1相同，得到的Janus微球如图4所示。

Claims (2)

1.一种基于溶菌酶纳米薄膜制备Janus颗粒的方法，其特征在于该方法由下述步骤组成：
（1）将1～100 mmol/L三(2-羧乙基)膦的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液用NaOH调节至pH值为5.0～10.0，然后将其与1～50 mg/mL溶菌酶的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液混合均匀，再将基材浸入所得混合液中，室温培育5～10分钟，使基材表面粘附一层溶菌酶纳米薄膜，得到溶菌酶纳米薄膜改性的基材；
（2）在溶菌酶纳米薄膜改性的基材表面均匀分散一层微纳米颗粒分散液，然后干燥，得到吸附微纳米颗粒的基材；
（3）将10 mL 50 mmol/L三(2-羧乙基)膦的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液用NaOH调节至pH值为7.0，然后将其与10 mL 2 mg/mL溶菌酶的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液混合均匀，室温培育2小时，使气-液界面形成溶菌酶二维纳米薄膜；将气-液界面形成的溶菌酶二维纳米薄膜漂浮在去离子水中，然后将吸附微纳米颗粒的基材浸没其中将溶菌酶二维纳米薄膜捞起，使溶菌酶二维纳米薄膜粘附在吸附有微纳米颗粒的基材一面上；真空抽干，即实现Janus颗粒的制备；
或者将1～100 mmol/L三(2-羧乙基)膦的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液用NaOH调节至pH值为5.0～10.0，然后将其与1～50 mg/mL溶菌酶的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液混合均匀，然后将吸附微纳米颗粒的基材倒扣在所得混合液表面，室温培育1～2小时，取出基材，用去离子水除去表面的盐，即实现Janus颗粒的制备；其中所述的微纳米颗粒的粒径为1.5µm。
2.根据权利要求1所述的基于溶菌酶纳米薄膜制备Janus颗粒的方法，其特征在于：所述的微纳米颗粒为二氧化硅、聚苯乙烯、碳酸钙、四氧化三铁、海藻酸钠、壳聚糖中任意一种。
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